CA6140車床撥叉[831003] 加工工藝及鉆2-M8底孔夾具設計【含三維圖和CAD圖說明書】

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II攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 1 緒論 1 緒論夾具設計作為高等工科院校教學的基本訓練科目，在畢業(yè)設計中占極其重要的位置。夾具結(jié)構(gòu)設計在加深對課程基本理論的理解和加強對解決工程實際問題能力的培養(yǎng)方面發(fā)揮著極其重要的作用。因此，選擇撥叉的夾具設計能很好的綜合考查我們大學四年來所學知識。本次所選撥叉C的工藝分析及夾具設計內(nèi)容主要包括：撥叉C工藝路線的確定，夾具方案的優(yōu)選，裝配圖、零件圖的繪制以及拉刀設計，設計說明書的編寫等。夾具是工藝裝備的主要組合部分，在機械制造中占有重要地位，夾具對保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，減輕勞動強度，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期等都具有重要意義。隨著先進制造技術(shù)的發(fā)展和市場競爭的加劇，傳統(tǒng)的夾具設計方式已成為企業(yè)中產(chǎn)品快速上市的瓶頸，各企業(yè)迫切需要提高夾具設計的效率。刀具行業(yè)是一個比較特殊的行業(yè)，肩負著為制造業(yè)提供關(guān)鍵裝備、數(shù)控刀具的重任，制造業(yè)的水平如何往往會受刀具行業(yè)整體水平的較大影響，而制造業(yè)的發(fā)展也會促進刀具行業(yè)的發(fā)展，兩者可以說是相互影響相互制約。隨著制造業(yè)的持續(xù)發(fā)展，為制造業(yè)提供關(guān)鍵裝備的刀具行業(yè)必將快速、穩(wěn)步發(fā)展，根據(jù)制造業(yè)發(fā)展的需要，多功能復合刀具、智能刀具、高速高效刀具必將成為時代的新寵，面對日益增多的難加工材料，刀具行業(yè)必須在改進原有的刀具材料、研發(fā)新的刀具材料及尋找更合理的刀具結(jié)構(gòu)方面多下功夫，以解決制造業(yè)面臨的越來越多的加工難題。當前，切削技術(shù)快速發(fā)展，已經(jīng)進入了現(xiàn)代切削技術(shù)新階段，刀具材料、刀具結(jié)構(gòu)均取得了全面的進步，加工效率也在成倍提高。同時，切削技術(shù)和刀具也成為制造業(yè)開發(fā)新產(chǎn)品和新工藝、應用新材料的基礎工藝和建立創(chuàng)新體系的關(guān)鍵技術(shù)。本次設計的拉刀常用于加工高精度零件，所以在設計拉刀時要確保各個參數(shù)的正確性，為了保證在拉削過程中的高精度，拉刀材料的選擇也是設計拉刀的重點，即要保證拉刀的壽命，也要保證拉刀的成本，加工難度小。44攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 2 撥叉C的分析2 撥叉C的分析2.1 撥叉C的作用 題目所給的零件是CA6140車床的撥叉。它位于車床變速機構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運動按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。2.2 撥叉C的工藝分析撥叉C是一個很重要的零件，因為其零件尺寸比較小，結(jié)構(gòu)形狀較復雜，其加工內(nèi)花鍵的精度要求較高，此外還有上端面要求加工，對精度要求也很高。其底槽側(cè)面與花鍵孔中心軸有垂直度公差要求，上端面與花鍵孔軸線有平行度要求。因為其尺寸精度、幾何形狀精度和相互位置精度，以及各表面的表面質(zhì)量均影響機器或部件的裝配質(zhì)量，進而影響其性能與工作壽命，因此它們的加工是非常關(guān)鍵和重要的。2.3 撥叉C的工藝要求一個好的結(jié)構(gòu)不但要應該達到設計要求，而且要有好的機械加工工藝性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能夠保證加工質(zhì)量，同時使加工的勞動量最小。而設計和工藝是密切相關(guān)的，又是相輔相成的。設計者要考慮加工工藝問題。工藝師要考慮如何從工藝上保證設計的要求。圖1.1 撥叉C零件圖其加工有五組加工：銑側(cè)面；拉內(nèi)花鍵孔；粗精銑上端面；粗精銑18H11底槽；鉆、鉸2-M8通孔，并攻絲。（1） 側(cè)面的加工主要是為了后續(xù)工序中能有更好的定位面，確保后續(xù)加工所要求的精度，粗糙度在6.3即可。（2） 以為主要加工面，拉內(nèi)花鍵槽，槽數(shù)為6個，其粗糙度要求是底邊，側(cè)邊，內(nèi)孔粗糙度。（3） 另一組加工是粗精銑上端面，表面粗糙度要求為。（4） 第三組為粗精銑18H11底槽，該槽的表面粗糙度要求是兩槽邊，槽底的表面粗糙度要求是。（5） 鉆并攻絲2-M8，保證兩螺紋孔中心距為25mm。2.4毛坯的選擇撥叉C毛坯選擇金屬行澆鑄，因為生產(chǎn)率很高，所以可以免去每次造型。工件尺寸較小單邊余量一般在，結(jié)構(gòu)細密，能承受較大的壓力，占用生產(chǎn)的面積較小。因其年產(chǎn)量是5000件，查參考文獻5表2.1-3，生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)。2.5 本章總結(jié)通過對撥叉C的工藝分析，為以后工序的設計安排，夾具的設計打下理論基礎，在對撥叉C進行工藝分析時，要充分考慮工件的材料、形狀尺寸，保證工件加工時的良好工藝性，通過對撥叉C的分析，確定毛坯為鑄件，在后續(xù)設計中以此分析為前提，優(yōu)化夾具方案。攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 工藝規(guī)程分析3 工藝規(guī)程設計3.1加工工藝過程由以上分析可知。該撥叉零件的主要加工表面是平面、內(nèi)花鍵和槽系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證內(nèi)花鍵的加工精度容易。因此，對于撥叉C來說，加工過程中的主要問題是保證內(nèi)花鍵的尺寸精度及位置精度，處理好內(nèi)花鍵和平面之間的相互關(guān)系以及槽的各尺寸精度。由上工藝分析知，上端面與槽邊均與花鍵軸有位置度公差，所以，保證內(nèi)花鍵高精度是本次設計的重點、難點。3.2確定各表面加工方案一個好的結(jié)構(gòu)不但應該達到設計要求，而且要有好的機械加工工藝性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保證加工的質(zhì)量，同時是加工的勞動量最小。設計和工藝是密切相關(guān)的，又是相輔相成的。對于設計撥叉C的加工工藝來說，應選擇能夠滿足內(nèi)花鍵加工精度要求的加工方法及設備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當考慮經(jīng)濟因素。在滿足精度要求及生產(chǎn)率的條件下，應選擇價格較底的機床。3.2.1選擇加工方法時，需考慮的因素（1） 要考慮加工表面的精度和表面質(zhì)量要求，根據(jù)各加工表面的技術(shù)要求，選擇加工方法及分幾次加工。（2） 根據(jù)生產(chǎn)類型選擇，在大批量生產(chǎn)中可專用的高效率的設備。在單件小批量生產(chǎn)中則常用通用設備和一般的加工方法。（3） 考慮被加工材料的性質(zhì)。（4） 考慮工廠或車間的實際情況，同時也應考慮不斷改進現(xiàn)有加工方法和設備，推廣新技術(shù)，提高工藝水平。（5） 此外，還要考慮一些其它因素，如加工表面物理機械性能的特殊要求，工件形狀和重量等。選擇加工方法一般先按這個零件主要表面的技術(shù)要求選定最終加工方法。再選擇前面各工序的加工方法。3.2.2 面的加工側(cè)面的加工主要是為后續(xù)加工做準備，因此，在選擇加工方法上可以選用一次性銑面，表面粗糙度為6.3。上端面的查參考文獻5表2.1-12可以確定，上端面的加工方案為：粗銑精銑（），粗糙度為6.30.8，一般不淬硬的平面，精銑的粗糙度可以較小。3.2.3 孔的加工（1） 加工內(nèi)花鍵前的預制孔加工查參考文獻5表2.3-47，由于預制孔的精度為H12，所以確定預制孔的加工方案為：一次鉆孔，由于在拉削過程中才能保證預制孔表面精度，所以，在加工內(nèi)花鍵前預制孔的精度可適當降低。（2） 內(nèi)花鍵的加工通過拉刀實現(xiàn)花鍵的加工，由于拉削的精度高，所以能滿足花鍵表面精度，同時也能保證預制孔表面精度。（3） 2-M8螺紋孔的加工加工方案定為：鉆，攻絲。3.2.4 槽的加工查參考文獻5表2.1-12可以確定，槽的加工方案為：粗銑精銑（），粗糙度為6.30.8，設計要求為6.3和3.2，粗銑時，精度可適當降低。3.3 確定定位基準3.3.1 粗基準的選擇選擇粗基準時，考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加工表面與加工表面間的尺寸、位子符合圖紙要求。粗基準選擇應當滿足以下要求：（1） 粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。（2） 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導軌面作為粗基準，加工床身的底面，再以底面作為精基準加工導軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。（3） 應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。（4） 應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經(jīng)初加工。（5） 粗基準應避免重復使用，因為粗基準的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證撥叉C在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從撥叉C零件圖分析可知，選擇作為撥叉C加工粗基準。3.3.2 精基準選擇的原則（1） 基準重合原則。即盡可能選擇設計基準作為定位基準。這樣可以避免定位基準與設計基準不重合而引起的基準不重合誤差。（2） 基準統(tǒng)一原則，應盡可能選用統(tǒng)一的定位基準?；鶞实慕y(tǒng)一有利于保證各表面間的位置精度，避免基準轉(zhuǎn)換所帶來的誤差，并且各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一，從而可減少夾具設計和制造工作。例如：軸類零件常用頂針孔作為定位基準。車削、磨削都以頂針孔定位，這樣不但在一次裝夾中能加工大多書表面，而且保證了各外圓表面的同軸度及端面與軸心線的垂直度。（3） 互為基準的原則。選擇精基準時，有時兩個被加工面，可以互為基準反復加工。例如：對淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準磨內(nèi)孔，再以孔為基準磨齒面，這樣能保證齒面余量均勻。自為基準原則。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇加工表面本身為基準。例如：磨削機床導軌面時，是以導軌面找正定位的。此外，像拉孔在無心磨床上磨外圓等，都是自為基準的例子。此外，還應選擇工件上精度高。尺寸較大的表面為精基準，以保證定位穩(wěn)固可靠。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設計簡單等。要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證撥叉C在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從撥叉C零件圖分析可知，它的內(nèi)花鍵槽，適于作精基準使用。選擇精基準的原則時，考慮的重點是有利于保證工件的加工精度并使裝夾準。3.4 工藝路線的擬訂對于大批量生產(chǎn)的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準。撥叉C的加工的第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準。具體安排是：先加工預制孔，再加工花鍵槽，最后以花鍵槽定位粗、精加工撥叉上端面和底槽及M8螺紋孔。后續(xù)工序安排應當遵循粗精分開和先面后孔的原則。3.4.1 工序的合理組合確定加工方法以后，就按生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)要求和機床設備等具體生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序數(shù)。確定工序數(shù)的基本原則：（1） 工序分散原則工序內(nèi)容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設備。簡單的機床工藝裝備。生產(chǎn)準備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對工人的技術(shù)要求水平不高。但需要設備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理復雜。（2） 工序集中原則工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機床，以提高生產(chǎn)率。但采用復雜的專用設備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費事，生產(chǎn)準備工作量大。一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)管理，多將工序適當集中。但由于不采用專用設備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡單的專用機床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在的含0.4%1.1%蘇打及0.25%0.5%亞硝酸鈉溶液中進行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內(nèi)部基本無雜質(zhì)、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留物。3.4.2 工序的集中與分散制訂工藝路線時，應考慮工序的數(shù)目，采用工序集中或工序分散是其兩個不同的原則。所謂工序集中，就是以較少的工序完成零件的加工，反之為工序分散。 （1） 工序集中的特點工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機床，以提高生產(chǎn)率。但采用復雜的專用設備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費事，生產(chǎn)準備工作量大。（2） 工序分散的特點工序內(nèi)容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設備。簡單的機床工藝裝備。生產(chǎn)準備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對工人的技術(shù)要求水平不高。但需要設備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理復雜。工序集中與工序分散各有特點，必須根據(jù)生產(chǎn)類型。加工要求和工廠的具體情況進行綜合分析決定采用那一種原則。一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)管理，多將工序適當集中。但由于不采用專用設備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡單的專用機床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。由于近代計算機控制機床及加工中心的出現(xiàn)，使得工序集中的優(yōu)點更為突出，即使在單件小批生產(chǎn)中仍可將工序集中而不致花費過多的生產(chǎn)準備工作量，從而可取的良好的經(jīng)濟效果。3.4.3 加工階段的劃分零件的加工質(zhì)量要求較高時，常把整個加工過程劃分為幾個階段：（1） 粗加工階段粗加工的目的是切去絕大部分多余的金屬，為以后的精加工創(chuàng)造較好的條件，并為半精加工，精加工提供定位基準，粗加工時能及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，予以報廢或修補，以免浪費工時。粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機床，選用大的切前用量，以提高生產(chǎn)率、粗加工時，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產(chǎn)生的內(nèi)應力和變形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等級為IT11IT12。粗糙度為Ra=80100m。（2） 半精加工階段半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做好準備，保證合適的加工余量。半精加工的公差等級為IT9IT10。表面粗糙度為Ra=101.25m。（3） 精加工階段精加工階段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保證零件的形狀位置幾精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面達到圖紙要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或減少工件精加工表面損傷。精加工應采用高精度的機床小的切前用量，工序變形小，有利于提高加工精度精加工的加工精度一般為IT6IT7，表面粗糙度為Ra101.25m。（4） 光整加工階段對某些要求特別高的需進行光整加工，主要用于改善表面質(zhì)量，對尺度精度改善很少。一般不能糾正各表面相互位置誤差，其精度等級一般為IT5IT6,表面粗糙度為Ra1.250.32m。此外，加工階段劃分后，還便于合理的安排熱處理工序。由于熱處理性質(zhì)的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之間。但須指出加工階段的劃分并不是絕對的。在實際生活中，對于剛性好，精度要求不高或批量小的工件，以及運輸裝夾費事的重型零件往往不嚴格劃分階段，在滿足加工質(zhì)量要求的前提下，通常只分為粗、精加工兩個階段，甚至不把粗精加工分開。必須明確劃分階段是指整個加工過程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性質(zhì)區(qū)分。例如工序的定位精基準面，在粗加工階段就要加工的很準確，而在精加工階段可以安排鉆小空之類的粗加工。3.4.4 加工工藝路線方案的比較在保證零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技術(shù)條件下，成批量生產(chǎn)可以考慮采用專用機床，以便提高生產(chǎn)率。但同時考慮到經(jīng)濟效果，降低生產(chǎn)成本，擬訂兩個加工工藝路線方案，見表3.1。表3.1 加工工藝路線方案比較表工序號方案方案工序內(nèi)容定位基準工序內(nèi)容定位基準010銑左側(cè)面右側(cè)面和上端面銑左側(cè)面右側(cè)面和上端面020鉆預制孔底面和側(cè)面鉆預制孔底面和側(cè)面030粗、精銑上端面已加工預制孔和側(cè)面拉內(nèi)花鍵 25H7已加工預制孔和側(cè)面040粗、精銑18H11底槽已加工預制孔和側(cè)面粗、精銑18H11底槽內(nèi)花鍵和側(cè)面050鉆2-M8通孔，攻絲已加工預制孔和側(cè)面粗、精銑上端面內(nèi)花鍵和側(cè)面060拉內(nèi)花鍵 25H7已加工預制孔和側(cè)面鉆2-M8通孔，攻絲內(nèi)花鍵和側(cè)面070去毛刺，清洗去毛刺，清洗080檢驗檢驗加工工藝路線方案的論證：方案、主要區(qū)別在于在加工上端面及以下工序時，所選定位基準不同，方案選用預制孔為主要定位基準，方案選用花鍵作主要定位基準，很顯然選用內(nèi)花鍵做定位基準更符合設計要求，因為其表面精度更高，且和某些需加工面有位置精度要求。由以上分析，方案為合理、經(jīng)濟的加工工藝路線方案。具體的工藝過程見表3.2。表1.2 加工工藝過程表工序號工 種工作內(nèi)容說 明010鑄造金屬型澆鑄鑄件毛坯尺寸：長： 寬： 高：預制孔、底槽不鑄出020熱處理退火030銑銑側(cè)面專用銑夾具裝夾；臥式銑床（X52K）040鉆鉆預制孔專用夾具裝夾；輕型圓柱立式鉆床050拉拉內(nèi)花鍵專用夾具裝夾；臥式拉床（L6120）060銑銑底槽18H11，深35mm專用夾具裝夾；臥式銑床（）070銑粗、精銑上端面專用夾具裝夾；臥式銑床（）080鉆攻絲鉆通孔6.7mm攻M8螺紋專用夾具裝夾；搖臂鉆床090去毛刺清洗100檢驗入庫3.5 撥叉C的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定撥叉C其材料是HT200，采用的是金屬型鑄造，生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)。3.5.1 毛坯的結(jié)構(gòu)工藝要求（1） 撥叉C為鑄造件，對毛坯的結(jié)構(gòu)工藝有一定要求： 鑄件的壁厚應合適、均勻，不得有突然變化。 鑄造圓角要適當，的得有尖棱、尖角。 鑄件的結(jié)構(gòu)要盡量簡化。 加強肋的厚度和分布要合理，以免冷卻時鑄件變形或產(chǎn)生裂紋。 鑄件的選材要合理，應有較好的可鑄性。（2） 設計毛坯形狀、尺寸還應考慮到： 各加工面的幾何形狀應盡量簡單。 工藝基準以設計基準相一致。 便于裝夾、加工和檢查。 結(jié)構(gòu)要統(tǒng)一，盡量使用普通設備和標準刀具進行加工。在確定毛坯時，要考慮經(jīng)濟性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近，可以減少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但這樣可能導致毛坯制造困難，需要采用昂貴的毛坯制造設備，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的種類形狀及尺寸的確定一定要考慮零件成本的問題但要保證零件的使用性能。在毛坯的種類形狀及尺寸確定后，必要時可據(jù)此繪出毛坯圖。3.5.2 撥叉C的偏差計算（1） 側(cè)面加工的偏差及加工余量計算 本次加工面用于以后加工中的定位面，一次性銑削到尺寸80mm，查參考文獻12表1-25，得側(cè)面加工偏差為。（2） 預制孔及花鍵孔的偏差及加工余量計算 加工預制孔時，由于鑄造是沒鑄出，且為一次鉆出，通過拉削后保證花鍵尺寸，預制孔尺寸，查參考文獻5表2.3-54，得花鍵拉削余量為0.7-0.8mm，取0.8mm，即預制孔加工到，一次拉削到設計要求，查參考文獻5表1.12-11，得花鍵偏差為。（3） 撥叉上端面的偏差及加工余量計算根據(jù)工序要求，其加工分粗、精銑加工。各工步余量如下：粗銑：參照參考文獻5表3.2-23。其余量值規(guī)定為，現(xiàn)取。表3.2-27粗銑平面時厚度偏差取。精銑：參照參考文獻5表2.3-59，其余量值規(guī)定為。鑄造毛坯的基本尺寸為根據(jù)參考文獻5表2.3-11,鑄件尺寸公差等級選用IT7，再查表2.3-9可得鑄件尺寸公差為毛坯的名義尺寸為：毛坯最小尺寸為：毛坯最大尺寸為：粗銑后最大尺寸為：粗銑后最小尺寸為： 精銑后尺寸與零件圖尺寸相同，即保證尺寸72mm，表面與花鍵軸的平行度公差為0.1mm。（4） 18H11（）槽偏差及加工余量：鑄造時槽沒鑄出，參照參考文獻8表21-5，得粗銑其槽邊雙邊機加工余量2Z=2.0mm，槽深機加工余量為2.0mm，再由參照參考文獻3表21-5的刀具選擇可得其極限偏差：粗加工為，精加工為。粗銑兩邊工序尺寸為：；粗銑后毛坯最大尺寸為：；粗銑后毛坯最小尺寸為：16+0=16mm；粗銑槽底工序尺寸為：33mm；精銑兩邊工序尺寸為：，已達到其加工要求：。（5） 2-M8螺紋偏差及加工余量：參照參考文獻5表2.2-2，2.2-25,2.3-13和參考文獻12表1-8，可以查得：鉆孔的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是查參考文獻5表2.3-47，表2.3-48，表2.3-71。確定工序尺寸及加工余量為：加工該組孔的工藝是：鉆攻絲鉆孔： 攻絲：攻2-M8螺紋孔。 3.6 確定切削用量及基本工時（機動時間）工序1：銑側(cè)面機床：臥式銑床刀具：根據(jù)參考文獻4表10-231，選用高速鋼錯齒三面刃銑刀，規(guī)格為：，齒數(shù)為12齒。銑削深度：每齒進給量：查參考文獻5表2.4-75，取。銑削速度：查參考文獻4表11-94，得，取機床主軸轉(zhuǎn)速： 查參考文獻5表3.1-74取實際切削速度：進給量：工作臺每分進給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度： =82mm刀具切出長度：取走刀次數(shù)為1機動時間：工序2：鉆預制孔機床：輕型圓柱立式鉆床刀具：查參考文獻4表10-175，選高速鋼直柄麻花鉆，鉆預制孔到21.2mm，所以。進給量：根據(jù)參考文獻5表2.4-38，取切削速度：參照參考文獻5表2.4-41，取機床主軸轉(zhuǎn)速，有：，按照參考文獻5表3.1-36，取所以實際切削速度：切削工時 被切削層長度：刀具切入長度： 刀具切出長度： 取走刀次數(shù)為1機動時間： 工序3：拉內(nèi)花鍵機床：臥式拉床L6120。刀具：查參考文獻9表1.3-1，選擇拉刀類型為矩形花鍵拉刀第三型號，該刀具特點：拉削長度大于30mm，同時加工齒數(shù)不小于5。材料：W18Cr4V做拉刀材料，柄部采用40Cr材料（具體刀具設計見拉刀設計）。拉削過程中，刀具進給方向和拉削方向一致，拉刀各齒齒升量詳見拉刀設計，拉削的進給量即為單面的齒升量。查參考文獻5表2.4-118和2.4-119，確定拉削速度=0.1160.08，取。拉削工件長度：；拉刀長度：（見拉刀設計）；拉刀切出長度=510mm，取。走刀次數(shù)一次。根據(jù)以上數(shù)據(jù)代入公式（計算公式由參考文獻5表2.5-20獲得），得機動時間工序4：粗、精銑18H11底槽機床：立式升降臺銑床（）刀具：根據(jù)參考文獻4表21-5選用高速鋼鑲齒三面刃銑刀。外徑160mm，內(nèi)徑40mm，刀寬粗銑16mm，精銑18mm，齒數(shù)為24齒。（1） 粗銑16槽銑削深度：每齒進給量：查參考文獻5表2.4-75，得，取。銑削速度：查參考文獻8表30-33，得機床主軸轉(zhuǎn)速：查參考文獻5表3.1-74取實際切削速度：進給量：工作臺每分進給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度： =81mm刀具切出長度：取走刀次數(shù)1次機動時間： （2） 精銑18槽 切削深度：根據(jù)參考文獻5表查得：進給量,查參考文獻5表2.4-82得切削速度，機床主軸轉(zhuǎn)速：，查參考文獻5表3.1-74取實際切削速度：進給量：工作臺每分進給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入長度： =81mm刀具切出長度：取走刀次數(shù)為1機動時間： 本工序機動時間工序5：粗、精銑上端面機床：臥式銑床刀具：根據(jù)參考文獻4表10-231，選用高速鋼錯齒三面刃銑刀，規(guī)格為：，齒數(shù)為12齒。（1） 粗銑上端面銑削深度：每齒進給量：查參考文獻5表2.4-75，取。銑削速度：查參考文獻4表11-94，得，取機床主軸轉(zhuǎn)速： 查參考文獻5表3.1-74取實際切削速度：進給量：工作臺每分進給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度： =82mm刀具切出長度：取走刀次數(shù)為1機動時間： （2） 精銑上端面 切削深度：根據(jù)參考文獻4表11-91查得：每齒進給量,取，根據(jù)參考文獻4表11-94查得切削速度機床主軸轉(zhuǎn)速：，按照參考文獻5表3.1-74取實際切削速度：進給量：工作臺每分進給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度： =81mm刀具切出長度：取走刀次數(shù)為1機動時間： 本工序機動時間工序6：鉆孔并攻絲機床：搖臂鉆床刀具：根據(jù)參照參考文獻5表4.3-9硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆頭。（1） 鉆孔mm鉆孔前鑄件為實心，根據(jù)上文所的加工余量先鉆孔到再攻絲，所以。鉆削深度：進給量：根據(jù)參考文獻5表2.4-38，取切削速度：參照參考文獻5表2.4-41，取機床主軸轉(zhuǎn)速，有：，按照參考文獻5表3.1-31取所以實際切削速度：被切削層長度：刀具切入長度： 刀具切出長度： 取走刀次數(shù)為1，鉆孔數(shù)為2個機動時間： （2） 攻2-M8螺紋通孔刀具：釩鋼機動絲錐 進給量：查參考文獻5表1.8-1得所加工螺紋孔螺距,因此進給量切削速度：參照參考文獻5表2.4-105，取機床主軸轉(zhuǎn)速：，取絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：取實際切削速度： 被切削層長度：刀具切入長度：刀具切出長度：，加工數(shù)為2機動時間：本工序機動時間：。3.7 時間定額計算及生產(chǎn)安排根據(jù)設計任務要求，該撥叉C的年產(chǎn)量為5000件。一年以240個工作日計算，每天的產(chǎn)量應不低于21件。設每天的產(chǎn)量為21件。再以每天8小時工作時間計算，則每個工件的生產(chǎn)時間應不大于22.8min。參照參考文獻5表2.5-2，機械加工單件（生產(chǎn)類型：中批以上）時間定額的計算公式為： （大量生產(chǎn)時） 因此在大批量生產(chǎn)時單件時間定額計算公式為： 其中： 單件時間定額 基本時間（機動時間） 輔助時間。用于某工序加工每個工件時都要進行的各種輔助動作所消耗的時間，包括裝卸工件時間和有關(guān)工步輔助時間 布置工作地、休息和生理需要時間占操作時間的百分比值3.7.1 銑側(cè)面加工機動時間：輔助時間：參照參考文獻5表2.5-41，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，并查參考文獻5表2.5-42，取裝卸工件時間為。則：根據(jù)參考文獻5表2.5-43，單件時間定額有：22.8min因此，達到生產(chǎn)要求。3.7.2 鉆預制孔加工機動時間：輔助時間：參照參考文獻5表2.5-41，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，并查參考文獻5表2.5-42，取裝卸工件時間為。則：根據(jù)參考文獻5表2.5-43，單件時間定額有：22.8min因此，達到生產(chǎn)要求。3.7.3 拉25H7內(nèi)花鍵機動時間： 輔助時間：參照參考文獻3表2.5-66，取工步輔助時間為。查參考文獻5表2.5-67取裝卸工件時間為。則：根據(jù)參考文獻5表2.5-68得單間時間定額有：22.8min因此，達到生產(chǎn)要求。3.7.4 粗、精銑18H11底槽（1） 粗銑16槽機動時間：輔助時間：參照參考文獻5表2.5-45，取工步輔助時間為。查參考文獻5表2.5-46取裝卸工件時間為，單件加工時已包括布置、休息時間，由于此次工序中裝夾了兩個加工件，應乘以多件裝夾系數(shù)，查該表注釋得兩件裝夾系數(shù)為0.6，因此裝卸工件時間min，則。：根據(jù)參考文獻5表2.5-48，單間時間定額有：22.8min因此，達到生產(chǎn)要求。（2） 精銑18H11槽機動時間：輔助時間：參照參考文獻5表2.5-45，取工步輔助時間為。查參考文獻5表2.5-46取裝卸工件時間為，單件加工時已包括布置、休息時間，由于此次工序中裝夾了兩個加工件，應乘以多件裝夾系數(shù)，查該表注釋得兩件裝夾系數(shù)為0.6，因此裝卸工件時間為min，則。：根據(jù)參考文獻5表2.5-48，單間時間定額有：22.8min因此，達到生產(chǎn)要求。3.7.5 粗、精銑上端面加工機動時間：輔助時間：參照參考文獻5表2.5-45，取工步輔助時間為。查參考文獻5表2.5-46取裝卸工件時間為。則：根據(jù)參考文獻5表2.5-48，單間時間定額有：22.8min因此，達到生產(chǎn)要求。3.7.6 鉆、攻2-M8螺紋孔（1） 鉆6.7mm孔機動時間： 輔助時間：參照參考文獻5表2.5-41，取工步輔助時間為。查參考文獻5表2.5-42取裝卸工件時間為。則：根據(jù)參考文獻5表2.5-43，單間時間定額有：22.8min因此，達到生產(chǎn)要求。（2） 攻2-M8螺紋孔機動時間： 輔助時間：參照參考文獻5表2.5-41，取工步輔助時間為。查參考文獻5表2.5-42取裝卸工件時間為。則：根據(jù)參考文獻5表2.5-43，單間時間定額有：22.8min因此，達到生產(chǎn)要求。時間定額填入工序卡中，工藝過程卡、工序卡見（附表）本設計中的工藝文件部分。3.8 本章總結(jié) 本章確定了零件的工藝路線，以及設計夾具前的定位基準選擇，為后續(xù)的專用夾具設計做好準備，根據(jù)毛坯尺寸及設計要求確定各個加工方案，再由各個加工方案選擇機床類型、刀具類型、切削用量以及機加工時間并編入工藝文件中。攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 4 專用夾具設計4 專用夾具設計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度。在加工撥叉C零件時，需要設計專用夾具。根據(jù)任務要求中的設計內(nèi)容，需要設計加工底槽夾具及鉆、攻絲2-M8螺紋孔夾具各一套。其中加工底槽的夾具將用于臥式鏜床，刀具采用三面刃銑刀，而加工上端面上的兩螺紋孔的刀具分別為麻花鉆、絲錐，機床采用搖臂鉆床，另一任務要求為拉25H7花鍵孔的拉刀設計，詳見拉刀設計說明書。4.1 銑槽夾具設計4.1.1 研究原始質(zhì)料利用本夾具主要用來粗、精銑底槽，該底槽側(cè)面對花鍵孔的中心線要滿足尺寸要求以及垂直度要求。在粗銑此底槽時，其他都是未加工表面。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準。同時，應考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度。4.1.2 定位基準的選擇由零件圖可知：槽兩側(cè)面面對花鍵孔的中心線有尺寸要求及垂直度要求，其設計基準為花鍵孔的中心線。為了使定位誤差達到要求的范圍之內(nèi)，在此選用特制花鍵軸找中心線，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡單易操作。采用花鍵軸定心定位的方式，保證底槽加工的技術(shù)要求。同時，應加一圓柱銷固定好花鍵軸，防止花鍵軸帶動工件在X方向上的旋轉(zhuǎn)自由度。4.1.3夾具方案的設計選擇 根據(jù)任務書要求，銑槽時要保證槽寬18H11，槽兩側(cè)面粗糙度3.2，底面粗糙度6.3，且要保證底面與花鍵中心尺寸15mm，以及槽兩側(cè)面與花鍵孔中心的垂直度誤差不大于0.08mm，現(xiàn)設計夾具方案有：方案一：采用壓板用螺栓聯(lián)接，利用汽缸夾緊，這種夾緊方式夾緊力可靠，輔助時間短，工人勞動強度小，但是成本高。方案二：采用壓板，用螺栓、螺母聯(lián)接，利用手動夾緊，這種夾緊方式夾緊力小，但成本低。本次設計零件為大批量生產(chǎn)，要求成本低，且在加工過程中夾緊力要求不高，因此夾具夾緊方案選用方案二，利用螺栓、螺母手動夾緊。壓板選擇為直壓板，加工兩個零件時，為了防止兩工件在長度尺寸上的誤差，而導致直壓板不能完全壓住兩工件，因此，在壓板兩端設計了兩個浮動壓頭，且壓板也螺栓、螺母的連接采用球面墊圈，這樣就能消除兩工件的尺寸誤差。壓板形狀見圖4.1。 圖4.1 銑槽用壓板4.1.4 切削力及夾緊分析計算刀具材料：（高速鋼鑲齒三面刃銑刀） 刀具有關(guān)幾何參數(shù)： 由參考文獻13表1-2-9 可得銑削切削力的計算公式： 查參考文獻13表得：對于灰鑄鐵： 取 ， 即所以 由參考文獻3表1-2可得：垂直切削力 ：（對稱銑削） 背向力：根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值。即： 安全系數(shù)K可按下式計算： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻13表可得： 所以 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。單個螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算： 式中參數(shù)由機床夾具設計手冊可查得： 其中： 螺旋夾緊力：易得：經(jīng)過比較實際夾緊力遠遠大于要求的夾緊力，因此采用該夾緊機構(gòu)工作是可靠的。4.1.5 誤差分析與計算該夾具以平面定位心軸定心，心軸定心元件中心線與底槽側(cè)面規(guī)定的垂直度偏差0.08mm，槽的公差為mm。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。與機床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示： 由參考文獻13可得： 平面定位心軸定心的定位誤差 ： 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： 磨損造成的加工誤差：通常不超過 夾具相對刀具位置誤差：取誤差總和：從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。4.1.6 夾具設計及操作的簡要說明如前所述，應該注意提高生產(chǎn)率，但該夾具設計采用了手動夾緊方式，在夾緊和松開工件時比較費時費力。由于該工件體積小，工件材料易切削，切削力不大等特點。經(jīng)過方案的認真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋夾緊機構(gòu)）。這類夾緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應用。此外，當夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，心軸可采用可換的。以便隨時根據(jù)情況進行調(diào)整。4.2 鉆、攻2M8螺紋孔夾具設計4.2.1 研究原始質(zhì)料利用本夾具主要用來鉆兩個6.7mm孔并攻M8螺紋。加工時應保證螺紋孔與側(cè)面的位置距離及螺紋孔中心線與錐孔中心線距離。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準。同時，應考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度。4.2.2 定位基準的選擇由零件圖可知：兩螺紋孔與側(cè)面有位置要求，在對螺紋孔進行加工前，花鍵孔已進行了拉削加工。因此，選底側(cè)面定位，花鍵內(nèi)圓孔定心限制了除在X軸的旋轉(zhuǎn)自由度以外的所有自由度，為了限制X軸的旋轉(zhuǎn)自由度，可在工件邊裝一擋銷，從而來滿足螺紋孔與端面的位置要求。4.2.3 夾具方案的設計選擇方案一：利用移動彎壓板夾緊。方案二：采用夾緊定位一體，即在定位心軸上加工一段螺栓，利用螺栓、螺母夾緊。方案三：采用兩短圓錐銷裝夾在花鍵孔兩端，兩短圓錐銷利用氣壓夾緊并定位。根據(jù)任務書要求，兩螺紋孔分布在零件兩端，利用心軸上加工螺栓來夾緊，其夾緊剛度比較低，且夾緊、定位在一起相互有一定影響。方案三中，夾緊力比較理想，但夾具裝備比較復雜，成本也高，因此選用方案一采用移動彎壓板夾緊，夾緊、定位分開，且夾具裝備簡單。壓板形狀見圖4.2。 圖4.2 鉆孔用移動彎壓板4.2.4 切削力及夾緊力的計算由參考文獻13查表可得：切削力公式： 式中 查表得： 即：實際所需夾緊力：由參考文獻13表得： 安全系數(shù)K可按下式計算，由式（2.5）有：式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻13表 可得： 所以 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。取，螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力，有：式中參數(shù)由參考文獻13可查得： 其中： 由參考文獻13表得：原動力計算公式：由上述計算易得： 因此采用該夾緊機構(gòu)工作是可靠的。4.2.5 誤差分析與計算該夾具以側(cè)面和花鍵內(nèi)孔為定位基準，要求保證孔軸線與左側(cè)面間的尺寸公差。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。孔與左側(cè)面為線性尺寸一般公差。根據(jù)國家標準的規(guī)定，由參考文獻參考文獻12表可知：?。ㄖ械燃墸┘?：尺寸偏差為、由參考文獻13可得： 定位誤差：定位尺寸公差，在加工尺寸方向上的投影，這里的方向與加工方向垂直。即：故。 夾緊安裝誤差，對工序尺寸的影響均小。即： 磨損造成的加工誤差：通常不超過 夾具相對刀具位置誤差：鉆套孔之間的距離公差，按工件相應尺寸公差的五分之一取。即誤差總和：從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。4.2.6 夾具設計及操作的簡要說明本夾具用于在鉆床上加工撥叉C上端面的兩螺紋孔。工件以側(cè)面和花鍵內(nèi)孔為定位基準，在擋銷和定位塊上實現(xiàn)完全定位。采用手動螺旋移動彎壓板機構(gòu)夾緊工件。該夾緊機構(gòu)操作簡單、夾緊可靠。4.3 本章總結(jié) 本章通過前邊設計的內(nèi)容，針對此次任務，對銑槽、鉆螺紋孔進行了專用夾具設計，在夾具設計時應充分考慮零件的良好可加工性，夾具結(jié)構(gòu)力求簡單、可靠，保證工人勞動強度小，夾具結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性也是設計中重點考慮的問題。攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 5 花鍵孔25H7拉刀設計5 花鍵孔25H7拉刀設計5.1 拉刀的結(jié)構(gòu)參數(shù)5.1.1拉削特點拉削是利用拉刀切削金屬的高生產(chǎn)率加工方法，可用來加工各種形狀的通孔、槽以及簡單或復雜形狀的外表面。拉削加工與其他切削方法相比，其特點表現(xiàn)在：生產(chǎn)率高、加工精度和表面粗糙度高、成本低、機床結(jié)構(gòu)簡單、操作簡單等。5.1.2拉刀類型選擇根據(jù)任務書要求，需拉削長80mm，槽數(shù)為6的內(nèi)花鍵槽，查參考文獻9表1.3-1，選擇拉刀類型為矩形花鍵拉刀第三型號，該刀具特點：拉削長度大于30mm，同時加工齒數(shù)不小于5，可保證花鍵孔所需的高精度。5.1.3 拉刀材料選擇 由任務書知所需加工零件材料我HT200，其特點是硬度大，韌性差，因此在拉削過程中要求拉刀耐磨性好，查參考文獻3表3-1，選鋼號為W18Cr4V做拉刀材料，柄部采用40Cr材料，將兩種材料采用對焊連接，該拉刀材料特點是：綜合性能好，通用性強，可磨性好，適合加工合金，普通鑄鐵等，硬度：6366HRC，抗彎強度：3.03.4GPa，沖擊韌度：0.180.32MJ/。5.1.4 拉床類型選擇根據(jù)所需加工零件，查參考文獻5表3.1-84，選臥式拉床L6120。5.2 拉刀切削部分的設計 切削部分是拉刀的重要部分，它決定著拉削生產(chǎn)率和加工表面質(zhì)量。 設計切削部分是要解決下列任務：選擇拉削方式，確定拉削余量，選擇前角、后角及齒升量，確定齒距及容屑槽數(shù)量和尺寸等。5.2.1 拉削方式選擇 拉削方式可分為分層拉削法（成形式、漸成式）、分塊拉削法和組合拉削法。本次設計中，采用組合拉削法，它結(jié)合了成形式拉刀與分塊式拉刀的優(yōu)點，粗切齒按分快式機構(gòu)設計，精切齒則采用成形式結(jié)構(gòu)。5.2.2 齒型確定 在加工花鍵前預制孔只加工到21.2mm，而任務書要求內(nèi)孔為22mm，因此在加工花鍵的同時也要設計出加工內(nèi)孔的齒型，所以確定各齒齒型為：粗切齒、過渡齒、精切齒、校準齒、圓形齒。5.2.3 拉削余量的確定根據(jù)任務書提供數(shù)據(jù)及鉆預制孔所得直徑，再查參考文獻5表1.4-4，得直徑余量為：式中 花鍵孔的最大外徑； 預制孔的最小內(nèi)徑。5.2.4 刀齒幾何參數(shù)選擇 查參考文獻11表5-8，得： 前角 后角：切削齒；校準齒 刃帶寬度：粗切齒（包括過渡齒、圓形齒）0.1mm；精切齒0.2mm；校準齒0.4mm。各參數(shù)所指如圖5.1。圖5.1 齒形圖示5.2.5 確定齒升量 齒升量確定的原則應該是在保證加工表面質(zhì)量、容屑空間和拉刀強度的前提下，盡量選取較大值。 查參考文獻9表1.1-10，得粗切齒的齒升量為0.040.10mm，取0.06mm，精切齒取0.01mm，過渡齒齒升量從粗切